RNA结合蛋白Fus在乳腺发育和乳腺干细胞中的调控作用及其分子机理研究

Mammary stem cells (MaSCs) are important sources of mammary gland development. MaSCs can be divided into various types of progenitor cells, and then differentiate into mature epithelial cells. However, the molecular regulation network that promotes the transformation among the various cell populations is not clear. In the preliminary results of this subject, we screened a series of candidate genes for regulation of MaSCs using the GeCKO library (CRISPR/Cas9) constructed by Zhang Feng team. Among these candidates, we found that Fus and p57KIP2 may regulate MaSCs self-renew and mammary gland lactation. In addition, our results showed that Fus regulated cell cycles and protein expression of p57KIP2 (cell cycle inhibitor) by binding its mRNA’s 3'UTR. Thus, we inferred that Fus regulates function of MaSCs and mammary gland development by p57KIP2-mediated cell cycle. To test this hypothesis, we intend to further perform the following study: 1) to investigate the regulatory functions of Fus on MaSCs self-renew and diffierentiation; 2) to study the regulatory effects of mammary gland development and lactation; 3）to indicate whether Fus mediated Post-transcriptional modification of p57KIP2 is the new regulatory mechanisms of MaSCs and mammary gland development. Our present study will provide the new key regulator and new regulatory mechanism for MaSCs and mammary gland development.

乳腺干细胞是乳腺发育的重要细胞来源和保障。乳腺干细胞可分化为众多的祖细胞，进而分化为成熟的上皮细胞。然而，各细胞群之间演变的分子调控网络并不清楚。我们利用张峰团队构建的GeCKO文库(CRISPR/Cas9)筛选到一系列乳腺干细胞调控候选基因。随后，发现其中的Fus和p57KIP2可能调控乳腺干细胞和泌乳。另外，发现Fus结合在p57KIP2 mRNA的3'UTR上并调控其蛋白表达，进而调控细胞周期。因此，推测Fus可能通过p57KIP2介导的细胞周期调控影响乳腺干细胞和乳腺发育。我们拟通过以下研究证实该假设：1)研究Fus对乳腺干细胞干性维持和分化的调控作用；2)研究Fus对乳腺发育和泌乳的调控作用；3)确定Fus介导的p57KIP2转录后修饰是否是乳腺干细胞和乳腺发育调控的新机制。该研究将为乳腺干细胞和乳腺发育调控提供新的关键分子和作用机制。

乳腺是亲代向子代传递能量的重要器官。哺乳类尤其人类产妇的泌乳不足严重困扰着婴幼儿的健康发育。乳腺干细胞是乳腺发育的重要细胞来源和保障。乳腺干细胞可分化为众多的祖细胞，进而分化为成熟的上皮细胞。然而，各细胞群之间演变的分子调控网络并不清楚。我们利用张峰团队构建的GeCKO文库(CRISPR/Cas9)筛选到一系列乳腺干细胞调控候选基因。随后，发现其中的Fus和p57KIP2可能调控乳腺干细胞和泌乳。通过我们系统研究发现，Fus促进乳腺干细胞自我更新，抑制泌乳单位分化，进而使小鼠泌乳减少。P57对乳腺干细胞、乳腺发育和泌乳的调控作用与Fus相反。另外，我们发现Fus与p57KIP2协同调控乳腺干细胞和乳腺发育过程中的细胞周期动态变化。作为RNA结合蛋白，Fus 可以与p57KIP2的mRNA 3’UTR相互作用，促进p57KIP2 mRNA降解，进而促进细胞周期，使得乳腺干细胞保持快速增殖。在怀孕期和泌乳早期乳腺要进一步分化发育出泌乳单位（泌乳腺泡）。此时Fus表达水平降低，其对p57KIP2的抑制作用被解除，泌乳前体细胞退出细胞周期分化为泌乳细胞。这可能是调控乳腺干细胞和乳腺发育的新机制。为临床产后缺乳提供重要的理论基础。另外，泌乳期Fus表达检测或许可以作为生物分子标记对临床产后缺乳应对具有参考价值。.我们也鉴定了异三尖杉酯碱对乳腺癌干细胞的特异靶向作用。乳腺癌干细胞（Breast cancer stem cells ，BCSCs）会导致乳腺癌的肿瘤发病进程，肿瘤的复发以及治疗过程中的药物抗性。而三阴性乳腺癌是乳腺癌治疗中面对的具有挑战性的一种亚型。靶向乳腺肿瘤干细胞对三阴性乳腺癌的临床治疗有举足轻重的意义。